Unterschied zwischen Amplitudenmodulation (AM) und Frequenzmodulation (FM)

Was ist Amplitudenmodulation (AM)?

Das erste amplitudenmodulierte Signal wurde 1901 von einem kanadischen Ingenieur namens Reginald Fessenden übertragen. Er benutzte eine kontinuierliche Funkenübertragung und platzierte ein Kohlemikrofon in der Antennenleitung. Diese Übertragung war sehr grob; Signale waren über eine Entfernung von einigen hundert Metern hörbar. Die Audioqualität war nicht gut.

Amplitudenmodulation, allgemein als AM . bezeichnet, ist ein Modulationstyp, bei dem die Amplitude der Trägerwelle in gewissem Verhältnis in Bezug auf die Modulationsdaten oder die Charakteristiken des Signals variiert wird, wie beispielsweise ein aus Audiofrequenzwellen zusammengesetzter Gesangs- oder Musikton. Was den Mechanismus betrifft, so gibt es bei Verwendung der Amplitudenmodulation eine Variation in der Amplitude des Trägers. Dabei ändert die Spannung oder der Leistungspegel des Informationssignals die Amplitude des Trägers. Bei AM variiert die Amplitude des Trägers nicht. Die Modulationsdaten liegen jedoch in Form von Signalkomponenten vor, die aus Frequenzen bestehen, die entweder höher oder niedriger als die des Trägers sind. Die Signalkomponenten werden als Seitenbänder bezeichnet und die Seitenbandleistung ist für die Schwankungen der Gesamtamplitude des Signals verantwortlich.

 Amplitudenmodulation wird in der elektronischen Kommunikation verwendet, am häufigsten zum Übertragen einer Information mit einer Funkträgerwelle. Obwohl es sich um eine der frühesten Modulationsformen handelt, wird sie noch heute hauptsächlich für Lang-, Mittel- und Kurzwellenrundfunk verwendet. Gegenwärtig wird dieses Verfahren in vielen Bereichen der Kommunikation verwendet, wie beispielsweise in tragbaren Zwei-Wege-Funkgeräten, Bürgerband-Funkgeräten, UKW-Flugzeugfunk und in Modems für Computer. Es wird auch verwendet, um den Mittelwellen-AM-Rundfunk zu erwähnen.

Es gibt drei Hauptarten der Amplitudenmodulation. Sie beinhalten:

• Doppelseitenband-unterdrückte Trägermodulation (DSB-SC).
• Einseitenbandmodulation (SSB).
• Restseitenbandmodulation (VSB).

Fakten zur Amplitudenmodulation (AM)

• Bei AM wird die Amplitude der Trägerwelle verändert, um die Daten oder Informationen zu senden.
• Die AM-Methode der Audioübertragung wurde Mitte der 1870er Jahre erfolgreich durchgeführt.
• Bei AM wird eine als „Träger“ oder „Trägerwelle“ bezeichnete Funkwelle durch das zu übertragende Signal in der Amplitude moduliert.
• Frequenz und Phase bleiben gleich.
• AM-Radio reicht von 535 bis 1705 KHz oder bis zu 1200 Bit pro Sekunde.
• AM hat im Vergleich zu FM eine schlechtere Klangqualität, ist aber billiger und kann über große Entfernungen übertragen werden. Es hat eine geringere Bandbreite, sodass mehr Sender in jedem Frequenzbereich verfügbar sind.
• Sein Modulationsindex variiert von 0 bis 1.
• Die Bandbreitenanforderung ist das Doppelte der höchsten Modulationsfrequenz. Beim AM-Rundfunk hat das Modulationssignal eine Bandbreite von 15 kHz, dann beträgt die Bandbreite eines amplitudenmodulierten Signals 30 kHz.
• AM ist anfälliger für Rauschen, da Rauschen die Amplitude beeinflusst, wo Informationen in einem AM-Signal „gespeichert“ werden.
• Wenn bei AM zwei oder mehr Signale auf derselben Frequenz empfangen werden, werden beide demoduliert, was zu Interferenzen führt.
• Es erfordert eine geringe Bandbreite im Bereich von 10 kHz.
• Es gibt mehr Energieverschwendung, da ein Großteil der von der Trägerwelle getragenen Energie die Information nicht enthält.
• Es arbeitet in der Mittelfrequenz (MF) und Hochfrequenz (HF).
• Die Anzahl der Seitenbänder ist konstant und gleich 2.
• Nulldurchgänge in modulierenden Signalen sind äquidistant.
• AM-Sender und -Empfänger sind weniger komplex als FM und PM, aber im Fall von SSBSC-Trägern ist eine Synchronisation erforderlich.
• Das empfangene Signal ist von geringer Qualität.
• Es hat einen großen Sendebereich. Es kann über große Entfernungen übertragen.
• Es ist eine weniger kostspielige Methode.
• Es hat ein relativ einfaches Schaltungsdesign.

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 Was ist Frequenzmodulation (FM)

Frequenzmodulation ist eine Technik oder ein Prozess zum Codieren von Informationen über ein bestimmtes Signal, entweder analog oder digital. Bei diesem Vorgang wird die Frequenz und nicht die Amplitude der Trägerwelle proportional zur variierenden Amplitude des Modulationssignals verändert. Im Allgemeinen ist ein modulierendes Signal eine Information oder Nachricht, die nach der Umwandlung in ein elektronisches Signal übertragen werden muss.

Die Frequenzmodulation hat ebenso wie die Amplitudenmodulation einen ähnlichen Ansatz, bei dem ein Trägersignal durch das Eingangssignal moduliert wird. Bei der Frequenzmodulation (FM) bleibt die Amplitude des modulierten Signals jedoch konstant.

Frequenzmodulation wird hauptsächlich im Rundfunk verwendet. Es bietet einen großen Vorteil bei der Funkübertragung, da es ein größeres Signal-Rausch-Verhältnis hat. Das bedeutet, dass es zu niedrigen Hochfrequenzstörungen kommt. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass viele Radiosender FM verwenden, um Musik über das Radio zu übertragen. Frequenzmodulation wird auch in Radar, Telemetrie, seismischer Prospektion und im EEG, verschiedenen Funksystemen, Musiksynthese sowie in Videoübertragungsinstrumenten verwendet.

Fakten zur Frequenzmodulation (FM)

• Bei FM wird die Frequenz der Trägerwelle geändert, um die Daten oder Informationen zu senden.
• FM wurde in den 1930er Jahren von Edwin Armstrong in den USA entwickelt.
• Bei FM wird eine als „Träger“ oder „Trägerwelle“ bezeichnete Funkwelle durch das zu übertragende Signal frequenzmoduliert.
• Amplitude und Phase bleiben gleich.
• UKW-Radio reicht in einem höheren Spektrum von 88 bis 108 MHz. oder 1200 bis 2400 Bits pro Sekunde.
• FM ist weniger störanfällig als AM. FM-Signale werden jedoch durch physikalische Barrieren beeinträchtigt. FM hat aufgrund der höheren Bandbreite eine bessere Klangqualität.
• Sein Modulationsindex ist immer größer als eins.
• Der Bandbreitenbedarf ist das Doppelte der Summe aus Modulationssignalfrequenz und Frequenzhub. Wenn der Frequenzhub 75 kHz beträgt und die Modulationssignalfrequenz 15 kHz beträgt, beträgt die erforderliche Bandbreite 180 kHz.
• FM ist weniger anfällig für Rauschen, da Informationen in einem FM-Signal durch Variieren der Frequenz und nicht der Amplitude übertragen werden.
• Wenn bei FM zwei oder mehr Signale auf derselben Frequenz empfangen werden, erfasst der Empfänger das stärkere Signal und eliminiert das schwächere.
• Es erfordert eine hohe Bandbreite im Bereich von 200 kHz.
• Es gibt keine Energieverschwendung, da die gesamte übertragene Energie vom Informationssignal getragen wird.
• Es arbeitet im oberen VHF- und UHF-Bereich, wo die Rauscheffekte geringer sind.
• Die Anzahl der Seitenbänder mit signifikanter Amplitude hängt vom Modulationsindex ab.
• Nulldurchgänge in modulierenden Signalen sind nicht äquidistant.
• FM-Sender sind komplexer als AM, da die Variationen des Modulationssignals umgewandelt und aus den entsprechenden Frequenzvariationen erfasst werden müssen.
• Das empfangene Signal ist von hoher Qualität.
• Es hat eine geringere Reichweite. Es kann nicht über große Entfernungen übertragen.
• Es ist eine teurere Methode im Vergleich zu AM.
• Es hat ein komplexes Schaltungsdesign.  

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Unterschied zwischen AM und FM in Tabellenform

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Vor- und Nachteile der Amplitudenmodulation

Vorteile

• Es ist einfach zu implementieren
• Die Demodulation von AM-Signalen kann mit einfachen Schaltungen aus Dioden erfolgen.
• AM-Sender sind weniger komplex.
• AM-Empfänger sind sehr günstig, da keine speziellen Komponenten erforderlich sind.
• AM-Wellen können eine lange Strecke zurücklegen.
• AM-Wellen haben eine geringe Bandbreite.

Nachteile

• Es ist nicht effizient, was den Stromverbrauch betrifft.
• Es erfordert eine sehr hohe Bandbreite, die der der höchsten Audiofrequenz entspricht.
• Amplitudenmodulation ist anfällig für hohe Rauschpegel.
• Es ist in Bezug auf die Bandbreitennutzung nicht effizient. Es erfordert eine Bandbreite, die doppelt so groß ist wie die der höchsten Audiofrequenz.
• Die Wiedergabe ist keine hohe Wiedergabetreue.
• Die Anwendungen der Amplitudenmodulation beschränken sich auf VHF, Funk und nur auf eine Kommunikation.
• Auf der Empfangsseite nimmt die Signalqualität ab.

Vor- und Nachteile der Frequenzmodulation

Vorteile

• Es bietet einen rauschfreien Empfang, da Amplitudenbegrenzer verwendet werden, um die durch Rauschen verursachten Amplitudenschwankungen zu beseitigen.
• Die Reichweite ist ziemlich groß.
• Der Wirkungsgrad der Übertragung ist sehr hoch.
• Einfach anzuwendende Modulation bei einer niedrigen Leistungsstufe des Senders.
• Es ist möglich, effiziente HF-Verstärker mit frequenzmodulierten Signalen zu verwenden.

Nachteile

• Erfordert einen komplizierteren Demodulator
• FM-Sende- und -Empfangsgeräte sind teuer, da die Schaltung komplex ist.
• Es hat unendlich viele Seitenbänder
• Die Kanalbandbreite ist viel höher.
• Der Empfangsbereich für FM ist viel kleiner, da der Empfang auf die Sichtlinie beschränkt ist.